Металлические сплавы — это макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. В широком смысле сплавами называются любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксид

1 Технология машиностроения — область технической науки, занимающаяся изучением связей и установлением закономерностей в процессе изготовления машин. Она призвана разработать теорию технологического обеспечения и повышения качества изделий машиностроения с наименьшей себестоимостью ихвыпуска Технология конструкционных материалов – это наука, изучающая методы получения материалов, формирования из них заготовок, деталей, изделий и их обработки.
2 м еталлами являются вещества, характеризующиеся в обычных условиях высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью, «металлическим» блеском, непрозрачностью и другими свойствами, обусловленными наличием в их кристаллической решетке большого количества не связанных с атомными ядрами подвижных электронов проводимости.

В технике металлы принято делить на черные (железо и сплавы на его основе) и цветные (все остальные). Свойства металлов объясняются особенностями их строения:

— расположением и характером движения электронов в атомах;

— расположением атомов, ионов и молекул в пространстве;

— размерами, формой и характером кристаллических образований. Особенности атомного строения определяют характер взаимодействия металлов, способность их давать различного рода соединения, в которые входят несколько металлов, металлы с неметаллами и т. д.

Металлические сплавы — это макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. В широком смысле сплавами называются любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксидов, органических веществ.

3 По химическому составу стали классифицируются на углеродистые и легированные. По назначению стали подразделяются на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения. По способу производства изделий стали классифицируются на деформируемые и литейные. По металлургическому качеству в зависимости от содержания вредных примесей стали подразделяются на категории: стали обыкновенного качества, (ГОСТ 380-94), качественные (ГОСТ 1050-88 и др. ), высококачественные, особо высококачественные. К наиболее вредным примесям сталей (табл. 4. 10) относятся сера и фосфор. Сера приводит к красноломкости стали, т. е. к хрупкости при горячей обработке давлением. Марганец, который вводят в сталь при раскислении, устраняет вредное влияние серы. Фосфор вызывает хладноломкость, т. е. охрупчивания при низких температурах. По способу раскисления при выплавке стали классифицируются на кипящие, спокойные и полуспокойные Углеродистые стали относятся к железоуглеродистым сплавам с содержанием углерода от 0, 05 до 1, 35 % С. Углеродистые конструкционные стали содержат до 0, 65 % С, инструментальные – более 0, 65 % С. Кроме вышеуказанной классификации, углеродистые стали подразделяются по содержанию углерода, по структуре, по назначению. По содержанию углерода углеродистые стали делятся на низкоуглеродистые до 0, 25%С, среднеуглеродистые – 0, 3–0, 5%С, высокоуглеродистые – > 0, 50 % С.
Влияние углерода, легирующих элементов, примесей на свойства сталей Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже при малом изменении содержания углерод оказывает заметное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита. При содержании до 0, 8 % С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0, 8 % С в структуре стали кроме перлита появляется структурно свободный вторичный цементит. Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность, однако уменьшается вязкость и пластичность стали. Рост прочности происходит при содержании углерода в стали до 0, 8–1, 0 %. При увеличении содержании углерода в стали более 0, 8 % уменьшается не только пластичность, но и прочность стали

4 Недостатком углеродистой стали является то, что эта сталь не обладает нужным сочетанием механических свойств. С увеличением содержания углерода увеличиваются прочность и твердость, но одновременно резко уменьшаются пластичность и вязкость, растет хрупкость. Режущие инструменты из углеродистой стали очень хрупки и непригодны для выполнения операции с ударной нагрузкой на инструмент.

Углеродистые стали делятся на конструкционные(С менее 0, 65) и инструментальные (С 0, 7-1, 4%). Конструкционные делятся на строительные и машиностроительные. В строительных углерода до 0, 5%. Самые дешёвые стали. Машиностроительные более дорогие, с гарантированным хим. составом и свойствами. Углерод влияет на твердость, повышая её, и на прочность. Снижает вязкость, увеличивает хрупкость. Инструментальные углеродистые стали обозначаются: У7, У7А, У8, У8А,

5 Легированная сталь – это сталь, которая содержит кроме углерода и обычных примесей, другие элементы, улучшающие ее свойства.

Для легирования стали применяют хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан, алюминий, медь и другие элементы. Марганец считается легирующим компонентом лишь при содержании его в стали более 1 %, а кремний – при содержании более 0, 8 %.

В сталь вводятся легирующие элементы, которые изменяют ее механические, физические и химические свойства, а также в зависимости от назначения стали в нее вводят элементы, изменяющие свойства в нужном направлении.

Легированная сталь многих марок приобретает высокие физико-механические свойства только после термической обработки.

Маркировка по ГОСТ для обозначения легирующих элементов: Х – хром, Н – никель, Г – марганец, С – кремний, В – вольфрам, М – молибден, К – кобальт.

Для стали конструкционной легированной принята маркировка, по которой первые две цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы – наличие соответствующих легирующих элементов, а цифры, следующие за буквами, – процентное содержание этих компонентов в стали. Если после какой-либо буквы отсутствует цифра, то содержание данного элемента в стали примерно равно 1 %. Если цифра отсутствует, то сталь содержит около или более 1 % углерода.

6 Чугу́ н — сплав железа с углеродом (содержанием более 2, 14 %). Углерод в чугуне может содержаться в видецементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаяхтакже легирующие элементы (Cr, никель, V, Al и др. ). Как правило, чугун хрупок. Виды чугунов. Бе́ лый чугу́ н - вид чугуна, в котором углерод в связанном состоянии в виде цементита, визломе имеет белый цвет и металлический блеск. В структуре такого чугуна отсутствуют видимые включенияграфита и лишь незначительная его часть (0, 03-0, 30%) обнаруживается тонкими методами химическогоанализа или визуально при больших увеличениях. Основная металлическая масса белого чугуна состоит изцементитной эвтектики, вторичного и эвтектоидного цементита, а легированного белого чугуна - из сложныхкарбидов и легированного феррита. В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2, 14-4, 3 % углерода), эвтектическим (4, 3 %) или заэвтектическим (4, 3-6, 67 %). Состав сплава влияет на структуру материала.

В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны с вермикулярным графитом. В белом чугунеуглерод присутствует в виде цементита, в сером — в основном в виде графита.

7 Переход металлов и сплавов из твердого состояния в жидкое называют плавлением, а из жидкого в твердое –кристаллизацией.

8 Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры. Термическая обработка используется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением, резанием, либо как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень свойств детали.

9 Под твердостью материала понимают его способность сопротивляться пластической или упругой деформации при внедрении в него более твердого тела (индентора). а) по Бринеллю; б) по Роквеллу; в)по Виккерсу

10 Латунь - это медный сплав с добавлением цинка. Цинк, содержание которого в составе может доходить до 40%, повышает прочность и пластичность сплава. Наиболее пластична латунь, с долей цинка около 30%. Она применяется для производства проволоки и тонких листов. БРОмНЗА (франц. bronze), сплав меди с разными химическими элементами, главным образом металлами (олово, алюминий, бериллий, свинец, кадмий, хром и др. ). Соответственно, бронза называется оловянной, алюминиевой, бериллиевой и т. п. Исключение составляют сплавы меди с цинком, которые называются латунь, и сплавы меди с никелем -- медноникелевые сплавы. Сплавы на основе меди, содержащие никель в качестве главного легирующего элемента. Никель образует с медью непрерывный ряд твёрдых растворов. При добавлении никеля к меди возрастают её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, сильно повышается стойкость против коррозии. Медно-никелевые сплавы хорошо обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии Маркировку медных сплавов, за исключением бронзы и латуни, можно опознать по первой букве «М». Первичная (чистая) медь обозначается одной буквой М, после которой идет цифра обозначающая степень чистоты металла.

11 В качестве конструкционного материала обычно используют не чистый алюминий, а разные сплавы на его основе Алюминий- металл серебристо-белого цвета. Он не имеет аллотропических превращений, кристаллизуется в решётке гранецентрированного куба, с периодом а=4, 0041 мм. Алюминий обладает низкой плотностью (2, 7 г/см3), хорошей теплопроводностью (0, 52 кал/см*с* ОС), низким электросопротивлением (0, 027 Ом. мм2/м), составляющим 65 % от меди, высокой коррозионной стойкостью, низкой прочностью σ b =90 МПа, высокой пластичностью δ =30 %. Температура плавления составляет 600ОС. Литейные свойства чистого алюминия не высоки. Алюминий хорошо обрабатывается давлением, сваривается газовой и контактной сваркой, плохо обрабатывается резанием. Из-за легкого окисления на воздухе и образования на поверхности плотной окисной пленки окисла Al2О3, предохраняющей его от дальнейшего окисления, алюминий хорошо противостоит коррозии в атмосферных условиях, в воде и других средах.
12 Металлургия чугуна в настоящее время достигла высокого уровня развития, который позволяет используя специфические закономерности и методики качественно и колличественно описывать технологические процессы в доменной печи, определять показатели плавки, расчитывать агрегаты, определять пути совершенствования доменного процесса и вести разработку принципиально новых методов производства чугуна.

13 Конвертерное производство — получение стали в сталеплавильных агрегатах-конвертерах путём продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др. ) и последующему удалению их из расплава. Существует много разновидностей кислородно-конвертерного процесса, предназначенного для производства стали требуемого качества из чугунов различных составов: низко- и высокофосфористых, кремнистых и низкокремнистых, марганцовистых и высокомарганцовистых и т. п. Наибольшее распространение получил кислородно-конвертерный способ с верхней продувкой чугуна технически чистымкислородом

14 Марте́ новская печь ( марте́ н ) — плавильная печь для переработки передельного чугуна и лома в сталь нужного химического состава и качества. Название произошло от фамилии французских инженеров и металлургов Пьера Мартена и Эмиля Мартена, Основной принцип действия — вдувание раскаленной смеси горючего газа и воздуха в печь с низким сводчатым потолком, отражающим жар вниз, на расплав. Нагревание воздуха происходит посредством продувания его через предварительно нагретый регенератор (специальная камера, в которой выложены каналы огнеупорным кирпичом). Нагрев регенератора до нужной температуры осуществляется очищенными горячими печными газами. Происходит попеременный процесс: сначала нагрев регенератора продувкой печных газов, затем продувка холодного воздуха.

Мартеновский способ также зависит от состава шихты, используемой при плавке. Различают такие разновидности мартеновского способа выплавки стали:

1. скрап-процесс, при котором шихта состоит из стального лома (скрапа) и 25—45 % чушкового передельного чугуна; процесс применяют на заводах, где нет доменных печей, но расположенных в промышленных центрах, где много металлолома

2. скрап-рудный процесс, при котором шихта состоит из жидкого чугуна (55—75 %), скрапа и железной руды; процесс применяют на металлургических заводах, имеющих доменные печи.

15 Электрометаллургия — Методы получения металлов, основанные на электролизе, т. е. выделении металлов из растворов или расплавов их соединений при пропускании через них постоянного электрического тока. Этот метод применяют главным образом для получения очень активных металлов – щелочных, щелочноземельных и алюминия, а также производства легированных сталей.

16 Из плавильных печей сталь выпускают в ковш, который мостовым краном переносят к месту разливки стали. Из ковша сталь разливают в изложницы или кристаллизаторы (машины для непрерывного литья заготовок). В изложницах или кристаллизаторах сталь затвердевает и получают слитки, которые подвергаются прокатке, ковке. Изложницы – чугунные формы для изготовления слитков. Изложницы выполняют с квадратным, прямоугольным, круглым и многогранным поперечными сечениями. Слитки с квадратным сечением переделывают на сортовой прокат: двутавровые балки, швеллеры, уголки. Слитки прямоугольного сечения – на листы. Слитки круглого сечения используются для изготовления труб, колёс. Слитки с многогранным сечением применяют для изготовления поковок.
Спокойные и кипящие углеродистые стали разливают в слитки массой до 25 тонн, легированные и высококачественные стали – в слитки массой 0, 5…7 тонн, а некоторые сорта высоколегированных сталей – в слитки до нескольких килограммов.

17 Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS₂. Халькопиритное сырье содержит 0, 5-2, 0% Cu. После флотационного обогащения исходной руды концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 1400°:

Затем обожженный концентрат подвергают плавке на штейн. В расплав для связывания оксида железа добавляют кремнезем:

Образующийся силикат в виде шлака всплывает и его отделяют. Оставшийся на дне штейн - сплав сульфидов FeS и Cu₂S - подвергают бессемеровской плавке. Для этого расплавленный штейн переливают в конвертер, в который продувают кислород. При этом оставшийся сульфид железа окисляется до оксида и с помощью кремнезема выводится из процесса в виде силиката. Сульфид меди частично окисляется до оксида и затем восстанавливается до металлической меди:

Получаемая черновая медь содержит 90, 95% металла и подвергается дальнейшей электролитической очистке с использованием в качестве электролита подкисленного раствора медного купороса. Образующаяся на катоде электролитическая медь имеет высокую чистоту до 99, 99% и используется для изготовления проводов, электротехнического оборудования, а также сплавов.

Гидрометаллургический метод [править | править вики-текст]

Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом:

Электролизный метод [

Электролиз раствора сульфата меди:

18 Современный метод получения, процесс Холла—Эру^[en] был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al₂O₃ в расплаве криолита Na₃AlF₆ с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых анодных электродов. Такой метод получения требует очень больших затрат электроэнергии, и поэтому получил промышленное применение только в XX веке.

Для производства 1000 кг чернового алюминия требуется 1920 кг глинозёма, 65 кг криолита, 35 кг фторида алюминия, 600 кг анодных графитовых электродов и около 17 тыс. кВт·ч электроэнергии (~61 ГДж)^[5].

Лабораторный способ получения алюминия предложил Фридрих Вёлер в 1827 году восстановлением металлическим калием безводного хлорида алюминия (реакция протекает при нагревании без доступа воздуха):

19 Обработка металлов давлением — технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал. Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида:

· для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей — только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;

· для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближённо формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

20Прокатка - процесс пластического деформирования тел между вращающимися приводными валками

21Волочение заключается в протягивании заготовки через сужающуюся полость матрицы; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.

22 Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы, причём форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы.

23 Заготовку (кусок металла) предварительно нагревают до пластического состояния и подвергают многократной и прерывистой обработке ударами ручного или механизированного молота, либо силой давления специального ковочного пресса до получения заданной формы и размеров. Протяжка (рис. 69, III) — это увеличение длины заготовки за счет уменьшения ее поперечного сечения. Если поковка должна иметь достаточно высокие механические качества во всех направлениях, то она вначале осаживается, а потом протягивается. Протяжку применяют для изготовления тяг, рычагов, колонн, валов и т. д.

Прошивка. Чтобы в поковке получить сквозное отверстие, применяют прошивку (рис. 69, IV). Для этого поковку нагревают, укладывают над отверстием в наковальне и по установленному сверху пробойнику наносят

удары. Отверстие пробивается сначала с одной стороны заготовки, а затем с другой. Отверстия диаметром до 400... 500 мм прошивают сплошным прошиванием с применением подкладного кольца.

Гибка. Иногда различные детали машин и предметы широкого потребления изготовляют гибкой (рис. 69, V). Заготовке придают изогнутую форму в подкладных штампах и соответствующих приспособлениях.

Закручивание (рис. 69, VI) осуществляется так: например, одно колено поковки вала зажимают бойками молота, а на другое надевают массивную вилку, конец которой медленно поворачивают.

Рубка (рис. 69, VII) — операция, заключающаяся в отделении одной части нагретой заготовки от другой с помощью кузнечного топора.

24 Объемная штамповка – штамповка изделий или заготовок из сортового проката с обусловленным значительным перераспределением металла в поперечном сечении исходной заготовки. Горячая объемная штамповка выполняется двумя методами:

облойным (с заусенцем) в открытых штампах и безоблойным (при отсутствии заусенца) в закрытых штампах.

Сущность облойного метода заключается в том, что поковка по месту разъема штампа вследствие избытка металла получается с заусенцем (облоем) (рис. 3. 4). Наличие облоя обеспечивает хорошее заполнение полостей штампа, ибо сам заусенец начинает образовываться раньше

При безоблойном методе заготовка помещается в полости одной части штампа (матрице) и деформация происходит за счет другой части (пуансона) (рис. 3. 5). При этом облой в изделии не предусматривается. Основным преимуществом безоблойного метода является пониженный расход металла. Однако формы поковок менее разнообразны, чем при облойном методе. Способ требует точного

расчета размера заготовок.

25 Объёмная холодная штамповка металла — разновидность обработки металлов давлением. Отличие её от обработки горячей штамповкой в том, что её выполняют при температуре сплава ниже точки рекристаллизации. Различают несколько видов холодной штамповки — холодная высадка, холодное выдавливание и штамповка в открытых штампах Холодное выдавливание осуществляется методом давления, по своей сути схожим с прессованием металла. Отличие заключается в образовании трёхосного неравномерного сжатия в области деформации, что приводит к повышению пластичности обрабатываемого материала и позволяет получать большое формоизменение заготовки^[4]. Процесс формования детали заключается в следующем: под влиянием давления, создающегося при обжимании заготовки до состояния текучести, металл вытекает через отверстия матрицы соответствующей формы Холодная высадка осуществляется путем деформирования исходной заготовки многократным ударным нагружением в штампах. При этом осуществляется местное увеличение поперечных размеров с одновременным уменьшением длины. Заготовка заводится в матрицу с помощью пуансона, где осуществляется высадка. Детали, в которых за один удар не удается изменить форму до требуемых размеров, производятся на многопозиционных высадочных автоматах Объёмная формовка в закрытых или открытых штампах — это процесс формообразования изделий, при котором деталь получают обжатием заготовки в штампе. Это могут быть как открытые, так и закрытые штампы. В открытых излишек металла вытекает в полость, образуя облой, в закрытых формование происходит без образования облоя^[

26Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты)

27 Литейное производство — отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных деталей и заготовок путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию требуемой детали.

В процессе литья, при охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка — готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали. В машинах и промышленном оборудовании от 50%-ти до 95%-ти всех деталей изготовляют способом литья в землю.

28 Литьё в песчаные формы — дешёвый, самый грубый (в плане размерной точности и шероховатости поверхности отливок), но самый массовый (до 75-80 % по массе получаемых в мире отливок) вид литья. Вначале изготовляется литейная модель (ранее — деревянная, в настоящее время часто используются металлические или пластиковые модели, полученные методами быстрого прототипирования), копирующая будущую деталь. Модель, закрепленная на подмодельной плите, засыпается песком или формовочной смесью (обычно песок и связующее), заполняющей пространство между ней и двумя открытыми ящиками (опоками). Отверстия и полости в детали образуются с помощью размещённых в форме литейных песчаных стержней, копирующих форму будущего отверстия. Насыпанная в опоки смесь уплотняется встряхиванием, прессованием или же затвердевает в термическом шкафу (сушильной печи). Образовавшиеся полости заливаются расплавом металла через специальные отверстия — литники. После остывания форму разбивают и извлекают отливку. После чего отделяют литниковую систему (обычно это обрубка), удаляют облой и проводят термообработку.

Для получения отливки данным методом могут применяться различные формовочные материалы, например песчано-глинистая смесь или песок в смеси со смолой и т. д. Для формирования формы используют опоку (металлический короб без дна и крышки). Опока имеет две полуформы, то есть состоит из двух коробов. Плоскость соприкосновения двух полуформ — поверхность разъёма. В полуформу засыпают формовочную смесь и утрамбовывают её. На поверхности разъёма делают отпечаток промодели (промодель соответствует форме отливки). Также выполняют вторую полуформу. Соединяют две полуформы по поверхности разъёма и производят заливку металла.

Новым направлением технологии литья в песчаные формы является применение вакуумируемых форм из сухого песка без связующего.

29 Литьё в оболочковые формы — способ получения фасонных отливок из металлических сплавов в формах, состоящих из смеси песчаных зёрен (обычно кварцевых) и синтетического порошка (обычно фенолоформальдегидной смолы и пульвер-бакелита). Предпочтительно применение плакированных песчаных зёрен (покрытых слоем синтетической смолы).

Оболочковую форму получают одним из двух методов. Смесь насыпают на металлическую модель, нагретую до 300 °C, выдерживают в течение нескольких десятков секунд до образования тонкого упрочнённого слоя, избыток смеси удаляют. При использовании плакированной смеси её вдувают в зазор между нагретой моделью и наружной контурной плитой. В обоих случаях необходимо доупрочнение оболочки в печи (при температуре до 600-700 °C) на модели. Полученные оболочковые полуформы скрепляют, и в них заливают жидкий сплав. Во избежание деформации форм под действием заливаемого сплава перед заливкой их помещают в металлический кожух, а пространство между его стенками и формой заполняют металлической дробью, наличие которой воздействует также на температурный режим охлаждающейся отливки.

Этим способом изготавливают различные отливки массой до 25 кг. Преимуществами способа являются значительные повышение производительности по сравнению с изготовлением отливок литьём в песчаные формы, управление тепловым режимом охлаждения отливки и возможность механизировать процесс.

30 Ещё один способ литья — по выплавляемой модели — известен с глубокой древности. Он применяется для изготовления деталей высокой точности и сложной конфигурации, невыполнимых другими методами литья (например, лопатки турбин и т. п. ) Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) путём его запрессовки в пресс-форму изготавливается точная модель изделия и литниковая система. Наиболее широкое применение нашёл модельный состав П50С50, состоящий из 50 % стеарина и 50 % парафина, для крупногабаритных изделий применяются солевые составы, менее склонные к короблению. Затем модель окунается в жидкую суспензию пылевидного огнеупорного наполнителя в связующем. В качестве связующего применяют гидролизованный этилсиликат марок ЭТС 32 и ЭТС 40, гидролиз ведут в растворе кислоты, воды и органического растворителя (спирт, ацетон). В настоящее время в ЛВМ нашли применения кремнезоли, не нуждающиеся в гидролизе в цеховых условиях и являющиеся экологически безопасными. В качестве огнеупорного наполнителя применяют: электрокорунд, дистенсилиманит, кварц, шамот и т. д. На модельный блок (модель и ЛПС) наносят суспензию и производят обсыпку, так наносят от 6 до 10 слоёв. С каждым последующим слоем фракция зерна обсыпки меняются для формирования плотной поверхности оболочковой формы. Сушка каждого слоя занимает не менее получаса, для ускорения процесса используют специальные сушильные шкафы, в которые закачивается аммиачный газ. Из сформировавшейся оболочки выплавляют модельный состав: в воде, в модельном составе, выжиганием, паром высокого давления. После сушки и вытопки блок прокаливают при температуре примерно 1000 °С для удаления из оболочковой формы веществ способных к газообразованию. После чего оболочки поступают на заливку. Перед заливкой блоки нагревают в печах до 1000 °С. Нагретый блок устанавливают в печь и разогретый металл заливают в оболочку. Залитый блок охлаждают в термостате или на воздухе. Когда блок полностью охладится его отправляют на выбивку. Ударами молота по литниковой чаше производится отбивка керамики, далее отрезка ЛПС. Таким образом получаем отливку.

Преимущества этого способа: возможность изготовления деталей из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью размеров до 11 — 13 квалитета и шероховатостью поверхности Ra 2, 5—1, 25 мкм, что в ряде случаев устраняет обработку резанием; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей. Литье по выплавляемым моделям используют в условиях единичного (опытного), серийного и массового производства.

31литьё металлов в кокиль — более качественный способ. Изготавливается кокиль — разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др. ), при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести.

Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. Процесс кристаллизации сплава при литье в кокиль ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами. Однако отливки из чугуна из-за образующихся на поверхности карбидов требуют последующегоотжига. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.

В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45 % всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При литье в кокиль расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Сталь имеет относительно высокую температуру плавления, стойкость кокилей при получении стальных отливок резко снижается, большинство поверхностей образуют стержни, поэтому метод кокильного литья для стали находит меньшее применение, чем для цветных сплавов. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

32 Центробежное литьё — это способ получения отливок в металлических формах. При центробежном литье расплавленный металл, подвергаясь действию центробежных сил, отбрасывается к стенкам формы и затвердевает. Таким образом получается отливка. Этот способ литья широко используется в промышленности, особенно для получения пустотелых отливок (со свободной поверхностью

Литьё под давлением занимает одно из ведущих мест в литейном производстве. Производство отливок из алюминиевых сплавов в различных странах составляет 30—50 % общего выпуска (по массе) продукции ЛПД. Следующую по количеству и разнообразию номенклатуры группу отливок представляют отливки из цинковых сплавов. Магниевые сплавы для литья под давлением применяют реже, что объясняется их склонностью к образованию горячих трещин и более сложными технологическими условиями изготовления отливок. Получение отливок из медных сплавов ограничено низкой стойкостью пресс-форм.

33 Сварка — в соответствии с ГОСТ 2601-74 определяется как процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

Неразъемное соединение, выполненное с помощью сварки, называют сварным соединением. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварные соединения применяют и для сварки неметаллов - пластмасс, керамик или их сочетании.

При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, электрический ток, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время проводить сварку не только в условиях промышленных предприятий, но в полевых и монтажных условиях (в степи, в поле, в открытом море и т. п. ), под водой и даже в космосе. Процесс сварки сопряжен с опасностью возгораний; поражений электрическим током; отравлений вредными газами; поражением глаз и других частей тела тепловым, ультрафиолетовым, инфракрасным излучением и брызгами расплавленного металла.

34 Плазменная сварка

Источником теплоты является плазменная струя т. е. сжатая дуга, получаемая с помощью плазмотрона. Плазмотрон может быть прямого действия (дуга горит между электродом и основным металлом) и косвенного действия (дуга горит между электродом и соплом плазмотрона). Струя плазмы сжимается и ускоряется под действием электромагнитных сил, оказывая на свариваемое изделие как тепловое, так и газодинамическое воздействие. Помимо собственно сварки, этот способ часто используется для технологических операций наплавки, напыления и резки. Процесс плазменной резки основан на использовании воздушно-плазменной дуги постоянного тока прямой полярности (электрод-катод, разрезаемый металл-анод). Сущность процесса заключается в местном плавлении и выдувании расплавленного металла с образованием полости реза при перемещении резака относительно разрезаемого металла. Электрошлаковая сварка Источником теплоты служит флюс, находящийся между свариваемыми изделиями, разогревающийся проходящим через него электрическим током. При этом теплота, выделяемая флюсом, расплавляет кромки свариваемых деталей и присадочную проволоку. Способ находит своё применение при сварке вертикальных швов толстостенных изделий.

35 Источником теплоты является электронный луч, получаемый за счёт термоэлектронной эмиссии с катода электронной пушки. Сварка ведётся в высоком вакууме (10^{− 3} — 10^{− 4} Па) в вакуумных камерах. Известна также технология сварки электронным лучом в атмосфере нормального давления, когда электронный луч покидает область вакуума непосредственно перед свариваемыми деталями.

Сварка электронным лучом имеет значительные преимущества

Газовая сварка

Источником теплоты является газовое пламя, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа. В качестве горючего газа могут быть использованыацетилен, МАФ, пропан, бутан, блаугаз, водород, керосин, бензин, бензол и их смеси. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, расплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны. Пламя может быть окислительным, «нейтральным»или восстановительным (науглероживающим), это регулируется соотношением кислорода и горючего газа.

36 Контактная сварка При сварке происходят два последовательных процесса: нагрев свариваемых изделий до пластического состояния и их совместное пластическое деформирование. Основными разновидностями контактной сварки являются: точечная контактная сварка, стыковая сварка, рельефная сварка, шовная сварка.

37 Холодная сварка представляет собою соединение однородных или неоднородных металлов при температуре ниже минимальной температуры рекристаллизации; сварка происходит благодаря пластической деформации свариваемых металлов в зоне стыка под воздействием механического усилия. Для осуществления холодной сварки необходимо удалить со свариваемых поверхностей окислы и загрязнения и сблизить соединяемые поверхности на расстояние параметра кристаллической решетки; на практике создают значительные пластические деформации. Холодной сваркой можно получать соединения встык, внахлестку и втавр. Перед сваркой поверхности, подлежащие сварке, очищают от загрязнений обезжириванием, обработкой вращающейся проволочной щеткой, шабрением

Сварка взрывом[

Сварка осуществляется сближением атомов свариваемых изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии, выделяемой при взрыве. С помощью данного способа сварки часто получаютбиметаллы.

38 Сварка трениемСуществует несколько схем сварки трением, первой появилась соосная. Суть процесса состоит в следующем: на специальном оборудовании (машине сварки трением) одна из свариваемых деталей устанавливается во вращающийся патрон, вторая крепится в неподвижный суппорт, который имеет возможность перемещения вдоль оси. Деталь, установленная в патрон, начинает вращаться, а деталь, установленная в суппорте, приближается к первой и достаточно большим давлением воздействует на неё. В результате трения одного торца о другой происходит износ поверхностей и слои металла разных деталей приближаются друг к другу на расстояния, соразмерные размеру атомов. Начинают действовать атомные связи (образуются и разрушаются общие атомные облака), в результате возникает тепловая энергия, которая нагревает в локальной зоне концы заготовок до температуры ковки. По достижении необходимых параметров патрон резко останавливается, а суппорт продолжает давить ещё какое-то время, в результате образуется неразъёмное соединение. Сварка происходит в твёрдой фазе, аналогично кузнечной сковке. Ультразвуковая сварка металлов[]Сварка осуществляется сближением атомов свариваемых металлических изделий на расстояние действия межатомных сил за счёт энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в материалы. Ультразвуковая сварка характеризуется рядом положительных качеств, что несмотря на высокую стоимость оборудования, обуславливает её применение в производстве микросхем (сварка проводников с контактными площадками), прецизионных изделий, сварка металлов разных типов и металлов с неметаллами.

39Пайка — технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей.

Спаиваемые элементы деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавленияприпоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение.

Прочность соединения во многом зависит от зазора между соединяемыми деталями (от 0, 03 до 2 мм), чистоты поверхности и равномерности нагрева элементов. Для удаления оксидной плёнки и защиты от влияния атмосферы, а также для понижения поверхностного натяжения и улучшения растекания припоя применяютфлюсы.

41Порошковая металлургия — технология получения металлических порошков и изготовления изделий из них (или их композиций с неметаллическими порошками). В общем виде технологический процесс порошковой металлургии состоит из четырёх основных этапов: производство порошков[⇨ ], смешивание порошков[⇨ ], уплотнение (прессование, брикетирование)[⇨ ] и спекание[⇨ ].

Применяется как экономически выгодная замена механической обработки при массовом производстве. Технология позволяет получить высокоточные изделия. Также применяется для достижения особых свойств или заданных характеристик, которые невозможно получить каким-либо другим методом.

42Пластма́ ссы (пласти́ ческие ма́ ссы) или пла́ стики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения(полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное (твёрдое) состояние.

Пластмассы характеризуются малой плотностью (0, 85—1, 8 г/см³ ), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло- исветостабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья, например использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

43 Пластические массы, по сравнению с металлами, обладают повышенной упругой деформацией, вследствие чего при обработке пластмасс применяют более высокие давления, чем при обработкеметаллов. Применять какую-либо смазку, как правило, не рекомендуют; только в некоторых случаях при окончательной обработке допускают применение минерального масла. Охлаждать изделие и инструмент следует струей воздуха.

Пластические массы более хрупки, чем металлы, поэтому при обработке пластмасс режущими инструментами надо применить высокие скорости резания и уменьшать подачу. Износ инструмента при обработке пластмасс значительно больше, чем при обработке металлов, почему необходимо применять инструмент из высокоуглеродистой или быстрорежущей стали или же из твердых сплавов. Лезвия режущих инструментов надо затачивать, по возможности, более остро, пользуясь для этого мелкозернистыми кругами.

Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания могут применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.

Также одним из способов переработки пластмасс является ротоформование.

Считается, что ротационное формование полимеров началось в конце 30-х годов прошлого века с появлением жидкого поливинилхлорида. Во время второй мировой войны по этой технологии кроме традиционных пляжных мячей и мягких игрушек стали производить колбы шприцов, мягкие бутылки, эластичные баллоны и воздушные подушки. Первое оборудование, применявшееся для ротационного формования, было весьма примитивным. И только в конце 50-х годов с появлением порошкового полиэтилена и установок, на которых обогрев форм производился при помощи газовых горелок, началось бурное развитие.

В основе технологии ротационного формования лежит достаточно простой принцип. Процесс начинается с загрузки определенного количества полимера (порошок, гранулы или жидкость) в полую форму, состоящую из двух стыкующихся частей. Затем ее вращают и/или раскачивают относительно двух осей на небольших скоростях, при этом также подвергают нагреву, в результате чего полимер налипает на внутреннюю поверхность и образует плотный однородный слой. На этапе охлаждения продолжается вращение, за счет чего изделие приобретает заданную форму. Когда стенка изготавливаемого продукта приобретает необходимую жесткость, вращение и охлаждение прекращаются и его удаляют. После этого форму можно использовать для повторения всего цикла изготовления. В отличие от других технологий при ротационном формовании давление в форме практически не отличается от атмосферного, и таким образом изделие не имеет остаточных напряжений, связанных с давлением.

44 Прорезиненные ткани изготавливают из льняной, хлопчатобумажной или синтетической ткани пропиткой резиновым клеем (резиновая смесь, растворённая в бензине, бензоле или другом подходящем легколетучем органическом растворителе. После испарения растворителя получаются прорезиненная ткань.

Для изготовления уплотнительных прокладок трубопроводов жидкостей и газов, работающих при высоких температурах (например, паропроводов), применяют паронит, получаемый смешиванием термостойкой резины с неорганическими наполнителями (асбестовые волокна, оксид свинца). Приготовленную смесь разбавляют до нужной консистенции бензином, прокатывают через вальцы и вулканизируют. Паронит выпускается в виде листов толщиной от 0, 2 до 6 мм.

Для получения резиновых трубок и уплотнителей с различными профилями сырую резину пропускают через шприц-машину, в которых разогретая (до 100—110°) смесь продавливается через профилирующую головку. В результате получают профиль или трубу, которые помещают в пресс-форму и затем вулканизируют на вулканизационном прессе.

Изготовление дюритовых рукавов - резиновых шлангов, армированных волокнистой или проволочной оплёткой происходит следующим образом: из каландрованной резины вырезают полосы и накладывают их на металлический дорн, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру изготавливаемого рукава. Края полос смазывают резиновым клеем и прикатывают роликом, затем накладывают один или несколько парных слоев ткани либо оплетают металлической проволокой и промазывают их резиновым клеем, а сверху накладывают ещё слой резины. Далее собранную заготовку бинтуют увлажнённым бинтом и вулканизируют в автоклаве.

45 Различаются методы антикоррозионной технологии защитных покрытий.

I. Горячий способ. Процесс представляет собой окунание изделия в емкость с жидким металлом, имеющим температуру плавления ниже, чем у покрываемого металла (оцинковка, лужение, алитирование, свинцевание).

II. Гальванизация (электролитический метод). Защитный металл или сплав осаждается на обрабатываемую поверхность при пропускании тока через электролит в виде водных растворов их солей (оцинковка, кадмирование, никелирование, хромирование).

III. Плакирование (термомеханический метод). При этом способе на поверхность защищаемого металла наносят пластины защитного материала, а затем подвергают горячей прокатке, получая прочное соединение из нескольких слоев.

IV. Метод диффузионной обработки (алитирование, хромирование, силицирование).

V. Металлизация. На основной металл при помощи воздушной струи распыляют расплавленное защитное покрытие. Защита металла от коррозии методами металлизации является одним из наиболее надежных способов предотвращения коррозии стали. Защитные свойства цинка, алюминия или их сплавов гарантируют антикоррозионную защиту не менее 20 лет. Проводить электродуговую металлизацию можно как в условиях стационарного производства (в цеху), так и после монтажа или во время ремонта металлоконструкций

46 Механическая обработка — обработка заготовки из различных материалов при помощи механического воздействия различной природы с целью создания по заданным формам и размерам, а также требуемым показателям качества изделия или заготовки для последующих технологических операций. Обработка резанием[

Обработка резанием осуществляется на металлорежущих станках путём внедрения инструмента в тело заготовки с последующим выделением стружки и образованием новой поверхности. Виды резания:

· наружные цилиндрические поверхности — точение, шлифование, притирка, обкатывание, суперфиниширование;

· внутренние цилиндрические поверхности — растачивание, сверление, зенкерование, развертывание, протягивание, шлифование, притирка, хонингование, долбление;

· плоскости — строгание, фрезерование, шлифование.

При обработке резанием механическая обработка также разделяется по чистоте обработанной поверхности:

· Черновая обработка

· Получерновая обработка

· Чистовая обработка

· Получистовая обработка

· Суперфиниш

Обработка методом пластической деформации[править | править вики-текст]

Осуществляется под силовым воздействием внешней силы, при этом меняется форма, конфигурация, размеры, физикомеханические свойства детали. Это процессы: ковка, штамповка, прессование, накатывание резьбы.

Обработка методом деформирующего резания[править | править вики-текст]

Обработка методом деформирующего резания основана на совмещении процессов резания и пластического деформирования подрезанного слоя. Используется для получения поверхностей с регулярным макрорельефом (теплообменных, фильтрующих), для восстановления размеров изношенных поверхностей трения.

Электрофизическая обработка[править | править вики-текст]

Основана на использовании специфических явлений электрического тока: искра (электроэрозионная обработка), электрохимия (Электрохимическая обработка), дуга (электрическая дуговая сварка)

12 Следующая ⇒